Breve historia da cristalografía (II): As rochas con lingua e a urina de Hooke

[Esta é unha tradución adaptada do artigo orixinal de 21 de novembro de 2013 Breve historia de la cristalografía: (II) Las rocas con lengua y la orina de Hooke, de César Tomé López, que pode lerse nesta ligazón.]

[O artigo previo da serie é Breve historia da cristalografía (I): Protociencia, do «Homo erectus» a Linné.]

640px-cryst_struct_teo2

Os libros modernos de cristalografía adoitan comezar cunha versión simplificada do concepto puramente matemático (de teoría de grupos e xeometría) de retículo: unha malla ou cela unidade que é capaz de ocupar todo o espazo sen deixar ocos nin superporse (esta é a definición de teselado en tres dimensións). Porén, os libros de texto de mediados do século xx e anteriores, que teñen un enfoque máis macroscópico da cristalografía, adoitan reflectir nalgún punto a primeira lei da cristalografía, a saber, «os ángulos entre dúas caras correspondentes dun cristal de calquera especie química son constantes e característicos da especie». Esta lei foi a primeira afirmación científica da cristalografía e, se ben hoxe pode semellarnos un truísmo digno de Pedro Grullo, precisáronse dous milenios de observacións cristalográficas para establecela.

Efectivamente, as observacións do aspecto dos cristais de calquera substancia amosaban que a súa forma non era constante, polo que era esperable que os ángulos entre as súas caras non o fosen tampouco. Xa mediaba o século xvi cando Conrad Gesner escribiu en De rerum fossilium, lapidum et gemmarum (1564) que «un cristal difire doutro nos seus ángulos e, conseguintemente, na súa figura». Precisouse un excepcional observador da natureza para ver alén da aparencia: Niels Steensen.

nicolas-stenoSteensen (máis coñecido pola versión latina do seu nome: Nicolas Steno) era fillo dun ourive de Copenhague pero, no canto de continuar o negocio familiar, decidiu estudar medicina (poida que motivado pola epidemia que matou 200 compañeiros da escola de Steno entre 1654 e 1655) e acabou realizando descubertas anatómicas importantes. Así a todo, algo debeu de quedarlle da vocación paterna porque, durante os seus estudos médicos, seguiu coleccionando fósiles, pedras preciosas e minerais en xeral. En 1661 deixou a súa Dinamarca natal e, despois de pasar un tempo nos Países Baixos e en Francia, acabou asentándose en Italia en 1666.

O mesmo ano da súa chegada capturouse un enorme tiburón femia preto de Livorno e Steno tivo a oportunidade de disecar a cabeza do animal. Decatouse de que os dentes do tiburón se asemellaban moito a certos obxectos que aparecían dentro de rochas, coñecidos daquela como glossopetræ (linguas de rocha ou, mellor, rochas con lingua). Steno chegou á conclusión de que as glossopetræ eran dentes de tiburón petrificados.

stenoshark1

Este achado levouno a considerar a cuestión de como podía acabar un obxecto sólido (como o dente dun tiburón) dentro doutro sólido (unha rocha). No referente aos cristais, Steno concentrouse exclusivamente no cuarzo e na hematita. Malia as limitacións do seu enfoque, as súas conclusións tiveron un enorme impacto.

hematite-118702

Steno afirmou que os cristais medran mediante acumulación de novas capas de partículas diminutas, capas cuxa existencia está demostrada pola presenza de finas estrías nos cristais. Polo tanto, os cristais non tiñan esa forma desde o comezo dos tempos, senón que medraban e seguían facéndoo no presente. Pero a afirmación máis importante que fixo Steno foi, sen dúbida, a que publicou en De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (1669): aseveraba que, se ben o número e tamaño dos lados poden variar dun cristal a outro, os ángulos entre os lados correspondentes son sempre os mesmos:

In plano axis laterum, & numerum, & longitudinem variè mutari non mutatis angulis

niels_stensenEsta foi tamén a derradeira grande achega de Steno á ciencia. Steno, nado luterano, convertérase ao catolicismo en 1667. Despois estudou teoloxía e foi ordenado sacerdote en 1675. En 1677 era xa bispo e, desde 1680, bispo auxiliar de Münster (norte de Alemaña), no medio da batalla contrarreformista. Morreu en 1686 e beatificouno Xoán Paulo II en 1988.

Volvendo á primeira lei da cristalografía, poderiamos esperar que unha afirmación desta fondura, en absoluto evidente, estivese baseada no estudo sistemático e na medición precisa e meticulosa dunha gran cantidade de cristais. Pois non está tan claro. Steno non especifica que medise cristal ningún. Ou ben Steno tiña algún aparello para medir ángulos e non considerou preciso mencionalo, ou ben simplemente chegou a esta conclusión por mera observación e especulación filosófica.

O que si realizou o traballo de comprobar experimentalmente de xeito concienciudo a lei de constancia dos ángulos foi Jean-Baptiste L. Romé de l’Isle, que recompilou as súas conclusións na súa obra de tres volumes Cristallographie, de 1783, máis de cen anos despois da publicación de Steno.

13_portrait_of_robert_hooke

Con todo, catro anos antes da publicación do Prodromus de Steno, xa se informara da medición dun ángulo nun cristal. En 1665, na súa obra mestra Micrographia, Robert Hooke describía numerosas observacións realizadas co microscopio e outras bastante máis macroscópicas. Entre elas estaban as figuras de xeo que aparecían nos charcos de urina:

Onde houbese un centro, as ramificacións que partían del […] nunca eran menos nin máis de seis, que adoitaban concorrer ou xuntarse moi preto no mesmo punto ou centro […]; se ben ás veces non exactamente; e cada unha estaba inclinada con relación á outra cun ángulo moi preto de sesenta graos. Digo moi preto porque, malia que tentei medilos do xeito máis preciso que puiden, cos compases meirandes que tiña, non dei atopado variación ningunha na medida; pero a figura de seis ramas semellaba formar un ángulo sólido, polo que tiña de ser necesariamente algo menos.

5d25d1aa95584178c0e898250ff54cf0Poderiamos crer que esta observación de que o ángulo era menor de 60° era errónea, pero isto sería inxusto coa minuciosidade de Hooke. Efectivamente, Hooke decatárase de que o centro das figuras está sempre un pouco elevado sobre a superficie (pois o xeo expándese ao se formar) e isto levouno á conclusión de que o ángulo entre as «ramas», que nunha proxección bidimensional sería exactamente de 60° como amosaban os seus compases, tiña de ser lixeiramente menor.

Hooke tamén chegou á conclusión de que eses cristais que se formaban nos charcos de urina poderían ser probablemente auga. Para iso empregou un método electroquímico de contacto puramente cualitativo: a súa lingua.

Probando algunhas pezas claras deste xeo, non puiden atopar sabor urinario nelas, senón que aquelas poucas que probei semellaban tan insípidas coma a auga.

O método de Hooke para medir ángulos nos cristais empregando un compás é válido se o cristal que se estuda é plano e, ante todo, grande. Secasí, os máis dos cristais son corpos tridimensionais e non coma os cristais que estudou Hooke, «de máis dun pé de lonxitude». Cumpría, pois, deseñar un instrumento para medir os ángulos dos cristais. Esta necesidade, malia todo, non foi evidente ata un século despois.

[O seguinte artigo da serie é Breve historia da cristalografía (III): Goniómetros e óxidos doces.]


Sobre o autor: César Tomé López (@EDocet) é químico e divulgador científico, autor de Experientia docet e editor xefe do Cuaderno de cultura científica e de Mapping Ignorance.

Advertisements

Deixar unha resposta

introduce os teu datos ou preme nunha das iconas:

Logotipo de WordPress.com

Estás a comentar desde a túa conta de WordPress.com. Sair / Cambiar )

Twitter picture

Estás a comentar desde a túa conta de Twitter. Sair / Cambiar )

Facebook photo

Estás a comentar desde a túa conta de Facebook. Sair / Cambiar )

Google+ photo

Estás a comentar desde a túa conta de Google+. Sair / Cambiar )

Conectando a %s